电子系统的设计实践报告.doc

- PAGE 13 - 单片机控制的多功能函数发生器 设 计 报 告 姓 名： 陈远辉 学 号： 专 业： 电子信息工程 指导教师： 吴钟华 2013年 6 月 25 日 波形发生器的设计 完成人：吕金穗（电信316）；许毅乾（电信407）；陈远辉（电信429） ? 摘要：基于单片机的简易波形发生器是一种常用的信号源,它广泛地应用在电子技术实验、自动控制系统和其他科研领域。 这次课程设计是以单片机为基础，设计能输出多种波形（方波、锯齿波、三角波、正弦波）且频率幅度可变的波形发生器。利用AT89C51单片机外接数模转换器DAC0832和运算放大电路，通过按键选择波形。方波由AT89C51单片机将最大值和最小值输给DAC0832进行转换,8位的DAC0832将数字量转换为模拟电压信号。以正弦波为例，采用定点法来生成波形，各点的函数值形成一张表，由单片机的定时器产生低定时，每当定时时间到时，查表得到该点的输出值，经过D/A转换得到该点的对应电压值，如此周而复始地查表输出，得到所要的正弦波，由于一个周期正弦波的点数固定，改变定时器的定时值就改变正弦波的频率。三角波与锯齿波的产生与正弦波类似。 关键词：波形发生器 DAC0832 波形调整 1?.设计要求 波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。 本课题设计的频率计应达到如下指标：? 1．使用DAC0832和CPU相连，编制程序产生三角波、锯齿波、方波，在DAC0832的OUT端用示波器观察波形；? 2．波形频率在100HZ-1KHZ间可调；???? 3．频率分辨率为50Hz. ?2?.总体设计 ? 2.1?系统组成及工作原理 该系统采用单片机作为数据处理及控制核心，由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和变换，采用按键输入，利用液晶显示电路输出数字显示的方案。将设计任务分解为按键电路、液晶显示电路等模块。 AT89C51单片机时钟电路采用内部方式，外接陶瓷谐振器（频率为12MHz），微调电容值为30pF。系统复位采用按键式外部复位方式，复位信号至少保持8us以上。通过按键由用户选择要输出的波形，按键选择占用P10—P17口，采用独立式键盘结构，框图如图2.1所示。 显示模块单片 显示模块 单 片 机 系 统 各种波形输出 各种波形输出 按键电路 按键电路 放大电路D/A0832 放大电路 D/A0832 图2.1 系统的总体框图 2.2 波形发生器测量原理 数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号，因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。STC89C52单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各部分部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要将89C52再配置键盘及其接口、显示器及其接口、数模转换及波形输出、指示灯及其接口等四部分，即可构成所需的波形发生器。 STC89C52是整个波形发生器的核心部分，通过程序的编写和执行，产生各种各样的信号，并从键盘接收数据，进行各种功能的转换和信号幅度的调节。当数字信号经过接口电路到达转换电路，将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形。 ?3?硬件设计 ? 3.1?硬件组成 单片机和数模转换DAC0832是波形发生器的核心部分。单片机负责读取程序，处理按键信息，产生波形数据，然后把数字信号送往数模转换器，转换成模拟信号输出，也就是波形。实际上产生的波形是一个周期的采样点数，这里取的是256个点。产生波形是每个采样点后，延时一段时间再输出下一个点，直至采样点都输出完了，就完成了一个周期的波形输出。 图3.1 硬件仿真图 ? 3.2?单片机核心模块 AT89C51是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。用AT89C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图是AT89C51单片机最小系统所示。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点： 有可供用户使用的大量I/O口线。 内部存储器容量有限。 应用系统开发具有特殊性。 图3.2 单片机引脚图 ? 3.3?波形产生电路 由单片机采用编程方法产生四种波形